基于二次脫水技術的斜巷撒煤清理系統

王旭東

(中煤天津設計工程有限責任公司， 天津 300120)

0 引言

煤礦井工采煤過程中由于工作面涌水、采煤機噴霧降塵、運輸過程中的防塵灑水、井筒巷道淋水、煤倉積(滲)水等原因，常常造成大量水分進入到煤流中，從而形成“水煤”。水煤的出現給煤炭的斜巷帶式輸送機運輸帶來問題，容易造成帶式輸送機機尾於煤、溢煤、撒煤以及水煤竄倉等生產事故。特別是主斜井機尾水煤造成的大量撒煤的清理，傳統方式是采用在裝載點下部設置兩座煤泥沉淀池和清理斜巷，兩座沉淀池輪流沉淀和清挖，人工清挖裝礦車，通過清理斜巷絞車提升、運至翻車機硐室翻車、匯入主煤流或經副井提升至地面的方式，或采用人工清挖裝入帶式輸送機的方式。清理散煤工作勞動強度大、工作環境惡劣、煤水不易分離、效率低、耗時長，運輸過程中易污染巷道環境，也不利于煤礦安全和自動化生產。

1 二次脫水技術概述

帶式輸送機斜井(巷)撒煤清理中首先需要解決的問題是煤水分離問題。傳統方法是利用沉淀池沉淀煤泥水，使上層煤泥水溢流，沉淀物定期人工清挖，這種工藝脫水效果差、機械化程度低、脫水清理周期長。筆者通過研究發現，可以改造利用煤炭行業兩種通用的機械設備——撈坑斗式提升機和刮板輸送機聯合布置，組成一種集機械脫水與機械清挖功能為一體的系統，使撒煤在機械清挖和運輸過程中同時進行2次脫水過程，既解決了撒煤的脫水問題，又提高了清理撒煤工作的機械化程度，實現了撒煤脫水、運輸、裝載的一體化、機械化和自動化遠程操作控制。

1.1 撈坑斗式提升機

撈坑斗式提升機是目前選煤廠一種常用設備，用于煤炭在洗選過程中的洗后中煤、矸石的脫水和提升運輸，設備已形成標準系列，共5種規格型號(L3240、L4060、L40100、L50120、L50140)，按尾部安裝位置分為吊式(坑外式)和座式(坑內式)，本系統采用的是座式(坑內式)安裝方式。撈坑斗式提升機最大運輸能力230 t/h，運輸物料粒度0～100 mm。撈坑斗式提升機一般傾斜安裝，座式(坑內式)尾部固定安裝在撈坑內，安裝傾斜角度60°～70°，驅動電機在頭部，電動機驅動頭部斗輪，帶動環繞在頭、尾部斗輪上的斗鏈連續運動，通過間隔安裝在斗鏈上的杓斗裝料、提升、卸料完成提升運輸過程；杓斗上均布孔洞，煤炭在提升運輸過程中，靠重力作用自行脫水，實現初步煤水分離。

1.2 脫水刮板輸送機

系統采用的具有脫水功能的脫水刮板輸送機同樣是利用煤礦通用設備——SGB型刮板輸送機進行改制，首先在SGB型刮板輸送機中部槽的兩側加裝擋煤板，防止運輸過程中撒煤，擋煤板高度根據運量計算確定。其次，在刮板輸送機中部槽的中板上鉆出φ10 mm孔洞，間距40～60 mm交錯布置，用于煤炭運輸過程中脫水。煤炭經過撈坑斗提機提升過程中一次脫水后，卸入脫水刮板輸送機中，在運輸過程中通過中部槽中板上的孔進行第2次脫水。改制后的刮板機剖面結構見圖1所示，中部槽中板上孔的布置見圖2所示。

1-中部槽中板；2-刮板；3-擋煤板。

2 撒煤清理系統工藝設計

2.1 撒煤清理系統工藝流程設計

帶式輸送機斜井(巷)撒煤清理系統總體設計思路是：煤炭脫水，使煤、水分離；煤炭運輸，使脫水后的煤炭進入煤炭運輸系統;煤泥水處理。

圖2 脫水刮板機中部槽中板鉆孔

帶式輸送機斜井(巷)尾部撒煤首先落入撈坑，由安裝在撈坑內的斗式提升機撈起、提升運輸，在提升過程中通過杓斗上的孔進行第一次脫水。脫水后煤炭落入脫水刮板輸送機，刮板機將煤炭返運至斜井(巷)帶式輸送機上，同時在運輸過程中，通過刮板機中部槽上的孔進行第2次脫水。經過2次脫水后的煤炭被運至斜井(巷)帶式輸送機上，返回至礦井主煤流運輸系統[1-2]。

撈坑斗式提升機脫出的煤泥水落入撈坑和煤泥水沉淀池，刮板輸送機脫出的煤泥水滴入煤泥水沉淀池。撈坑的溢流水進入煤泥水沉淀池，經沉淀后，煤泥水沉淀上部的澄清水溢流通過水溝進入井底水窩或水倉，沉淀池底部煤泥漿積存到一定量時，開動渣漿泵將煤泥漿排至礦井煤泥水處理系統，進行濃縮、壓濾處理。

2.2 撒煤清理系統工藝布置

帶式輸送機斜井(巷)底部撒煤清理系統，主要由撈坑斗提機、金屬溜槽、斗提機支撐檢修平臺、脫水刮板輸送機、刮板機支架、渣漿泵、撈坑、煤泥水沉淀池、溢流擋板、金屬篦子、金屬管路等組成。

設計在帶式輸送機斜井(巷)底部巷道地坪以下設置撈坑和煤泥水沉淀池，兩者之間設置溢流擋板，調節溢流擋板的高度，可以控制撈坑溢流水進入沉淀池的水量。脫水斗式提升機尾部安裝在撈坑內，安裝傾斜角度60°～70°，斗提機頭部附近設置金屬支撐檢修平臺，用于支撐斗提機和檢修斗提機頭部驅動設備。撈坑上鋪設金屬篦子，孔徑100×100 mm，煤泥水沉淀池上鋪設金屬篦子，孔徑30×30 mm，用于防止大粒度煤炭進入撈坑和沉淀池。煤泥水沉淀池上安裝渣漿泵，管路接入礦井煤泥水處理系統。脫水刮板輸送機布置在撈坑斗式提升機一側，其中心線與斜井(巷)帶式輸送機中心線重合，脫水刮板輸送機由型鋼制作的支架架起在撈坑和煤泥水沉淀池上方，脫水刮板機機頭部落在斜井(巷)帶式輸送機尾部導料槽上方，機尾部落在脫水斗式提升機附近一側，脫水斗式提升機出料口與脫水刮板輸送機機尾部用金屬溜槽連接。

系統工作過程：斜井(巷)帶式輸送機尾部灑落的水煤落入撈坑內，開動撈坑斗式提升機，斗提機內鏈條帶動杓斗將撈坑內煤炭挖起、提升，提升過程中水煤中的水分通過杓斗上的孔洞漏出，落入撈坑內，完成第一次脫水過程。脫水后的煤在撈坑斗式提升機頭部通過杓斗翻轉，卸入金屬溜槽內，自溜裝入脫水刮板輸送機尾部槽箱內，運至機頭部，在運輸過程中，通過中部槽中板上的孔進行第2次脫水，脫出的水滴入刮板機下部的煤泥水沉淀池，煤炭卸入斜井(巷)帶式輸送機尾部導料槽內，最終匯入斜井(巷)帶式輸送機上煤流。撈坑內上層煤泥水經過溢流擋板，流入煤泥水沉淀池內沉淀，煤泥水沉淀池上部的澄清水通過水溝自流入井底水窩或水倉。沉淀池底部的煤泥漿積存到一定量時，開動渣漿泵將煤泥漿排至礦井煤泥水處理系統，進行濃縮、脫水、壓濾處理。系統完成撒煤的脫水、運輸、返回主煤流及煤泥清挖的整個過程[3-4]。系統工藝設備布置圖見圖3。

1-斜巷帶式輸送機;2-刮板輸送機支架;3-撈坑;4-溢流擋板;5-渣漿泵;6-金屬篦子;7-沉淀池;8-檢修平臺；9-溜槽;10-撈坑斗式提升機;11-脫水刮板輸送機;12-給煤機;13-煤倉。

2.3 系統技術延伸

帶式輸送機斜井(巷)撒煤清理系統也可以作為一個子系統，與礦井水處理子系統聯合布置，即在斜巷底部附近硐室布置礦井水處理系統，礦井水經過添加絮凝劑、濃縮、沉淀等一系列工藝，最終由渣漿泵打入壓濾機進行壓濾，壓濾機設置在斜井(巷)帶式輸送機尾部附近上方，壓濾機壓濾產生的煤泥餅直接落入帶式輸送機上，與煤炭混合進入主煤流系統[5-6]。或者，礦井水經過濃縮旋流器濃縮、弧形篩一次脫水、高頻直線篩二次脫水等一系列工藝，篩上物經過帶式輸送機轉載，最終進入主煤流系統。通過設置礦井水處理系統可以減少水倉的清理工作。

3 結論

基于二次脫水技術的帶式輸送機斜井(巷)撒煤清理系統，是綜合了目前選煤廠撈坑脫水技術和主立井井底撒煤脫水刮板機清理兩種技術，利用撈坑+沉淀池方式代替2座沉淀池，取消了清理斜巷，節省井巷工程量；利用機械代替人工清挖，實現了斜井(巷)撒煤的清理、脫水、運輸過程一體化、機械化并能實現自動化遠程操作控制；撒煤返回到礦井主煤流系統，減輕了副井提升負擔，減少了地面臟雜煤處理設施的建設費用和礦井地面的環境污染。該技術為我國礦井帶式輸送機斜井(巷)撒煤清理系統的設計提供了一種自動化、高效、環保的解決方案。本系統也可以與礦井水處理系統聯合布置，減少水倉的清理工作，減少礦井污水排放量，降低污水對礦井周圍環境的影響。